2014年的時候,寫了一本書《制造執行系統(MES)實現原理與技術》,當時探討了MES的幾個理論發展。已經5年了,現在回頭看發現兩點:一是結合現在智能制造和工業互聯網的發展,個人感覺仍然是需要仔細揣摩的幾個方面;二是事實上的進步并不大,或者遠未達到自己的期望,不僅有自己的,也有對這個行業的。
下面的文字一字未改,還是5年前的狀態。
(1)可重構制造系統(RMS)理論及其與MES的結合
自從KorenY教授與1996年提出可重構制造系統(RMS)以來,其為適應生產任務動態變化而調整制造系統構形的思路就吸引了學術界和企業界進行了大量的研究和應用。但截至目前,RMS研究偏重于靜態、階段性的制造系統構形調整,對于面向動態、執行層次的制造系統構形的持續、演變研究則比較缺乏。而對于制造企業當前普遍的研制性與批產性產品混線生產形式,通過基于RMS理論與方法組織形成局部、邏輯且動態變化的制造單元以應對其中的大批量任務、關鍵/重要任務、精密加工任務,以實現加工效率和加工質量一致性的提升,而普通或者研制性小批任務則采取穿插形式進行生產以保證柔性,從而實現效率與柔性的統一,是一條值得探索的有效思路。其中涉及到制造單元的動態構建與繼承性演變調整、重構調度及其動態調整等技術難點。
(2)復雜排產調度約束處理與智能優化算法
排產調度是MES的核心支撐技術,雖然目前關于調度的研究文獻異常豐富,但實際應用效果普遍不理想,其核心原因在于排產調度需要大量準備的基礎數據以及企業實際提出的復雜生產約束,從而制約了排產調度軟件的工程化應用。目前制造業信息化的三類主流軟件,PDM系統已經基本由國外軟件壟斷,ERP系統國外軟件供應商日益強勢,MES系統是最后一個亟需堅守的領域。雖然國外針對作為MES核心的調度相關APS(高級計劃排程)理論和軟件進行了大量研究,我國處于相對劣勢地位,但制造企業呈現出的復雜排產調度約束仍然是國內外尚未有效解決的核心難點,從而也為MES的國產化提供了機遇。
制造企業目前呈現出的復雜排產調度約束主要體現為三個方面:一是復雜高效的時間約束處理,如面向精密件的配作型生產要求保證一對一、一對多、多對一等形式下的工序時間節點有序協調,如綜合考慮熱處理的產品組合自動優化以及爐腔容積規則下的工序時間節點有序協調等;二是復雜的制造資源綜合約束處理,如面向設備的點資源、面向軌道的線資源、面向場地的空間資源等約束處理,如考慮人員技能水平的柔性、智能化約束等,如面向資源級聯的約束處理等;三是高效智能優化算法研究與應用,但目前智能優化算法在MES中的應用存在兩個方面的問題:一是應用時機,即智能優化算法比如納入到整個MES體系中進行應用,能夠體現在計劃排產與動態調度的相應框架內進行應用,這方面本書給出了初步的探索和嘗試;二是智能優化算法對復雜調度約束的處理機制方面,必須能夠滿足實際的復雜生產約束。
(3)物聯網技術及其與MES的結合